负责胄案的官员由于种种原因被频繁地调走，再加上大部分官员本身就不谙晓兵器制造之事，导致胄案在很长一段时间内对兵器制造的监管仅做到“谨簿账”而已，严重地影响了兵器生产的品质和效率。
在真宗、仁宗和英宗时期，他们对军事上的管理比较宽松，让有心之人有机可乘，造成兵器品质的大幅度降低。大量的历史资料显示，在这段时期，无论是京师的作坊还是地方州郡的作院，兵器的生产都出现了很多问题。针对兵器生产水平大幅度降低的状况，有不少大臣都曾上书向皇帝反映。张方平就是其中一员，他指出了作院制造的弓弩、箭矢、刀剑、甲胄等各类戎器“实皆烂恶，不足为用”，如果再这样下去的话，那么结局就是士兵们在战场上如“袒战而卒犹手搏”。
宋仁宗时期的贾昌朝也曾提到：“今之兵器多脆状，造之不精，且不适用，虚费民力。”他觉得，地方府州的武器生产浪费了大量的人力物力，但最终得到的却是劣质的武器。
宋神宗即位后也无不忧虑地指出“河北兵械皆不可用”。怎样有效地监管兵器生产，实现“强兵”的目标，成为当时王安石变法中的重点问题，而重视并加强兵器生产质量则正是强兵的一个关键点。
为了消除兵器制造机构存在的弊端，宋神宗设置了军器监。军器监设立后，不仅没有辜负宋神宗的期望，让兵器的品质得到大幅度改善；更是彻底结束了宋代兵器生产官无专职的现象，带领宋代兵器生产进入了一个崭新的阶段。军器监在熙宁变法之后开始履行它的职责：“总内外军器之政。”作为宋代重要的兵器专职机构，军器监设立之初，管辖范围极为广阔。其职能可分为三类：制造职能、供应职能和监管职能。
军器监设立后，大力改进旧兵器，不断研制新兵器，其中改进后最为出名的就是“神臂弓”。据沈括所着的《梦溪笔谈·器用》中有过这样的记载：“熙宁中，李定献偏架弩，似弓而施干镫。以镫距地而张之，射三百步，能洞重扎，谓之‘神臂弓’。”就像沈括在书中所说的那样，神臂弓其实就是弩的一种，只是外表看起来像弓，不过它的射程要比普通的弩箭更长，而且威力更大。当时在军器监任职的沈括，对这把神臂弓很感兴趣，于是对它进行了深入地研究。他详细地介绍了制造弩箭的各种材质，包括弩箭的结构和机械性能，并从中发现可以改进的地方。经过沈括的一番苦心，军器监制造弩箭的技术取得了很大的进展，“八年十一月十六日，军器监进再造神臂弓。”
除了改良的神臂弓外，还有许多新型的弩箭被军器监研制出来，如筝柱弩、新式的床子大弓等。宋神宗不仅注重弓弩的制作和改进，还注重箭矢的品质。军器监成立后，不但在改进和研制弓弩方面效果显着，在研制新型箭矢方面，也投入不少人力物力，并取得了一些成效。
军器监作为宋神宗推行新法和实行军事改革的关键机构，除了兵器的改良和研制之外，还有一个重要的功能，就是制定相关军器法式。军事法式就是指朝廷规定的制造技术和规范，军器监在设立后重新筛选对比了以前各种兵器的制造方法和标准，最终统一了各类兵器的式样和铸造技术，并在全国范围内进行推广，以提升兵器质量，提升作坊的生产力。自“熙丰变法”后，宋神宗对兵器制造及其相关人员进行了严格的监督和管理，以彻底根除兵器制造与管理过程中存在的弊端。而在这个过程中，军器监也起到了无可取代的作用。军器监监督兵器生产的主要途径是参加点检军器，其点检的方法有两种：一是由军器监向皇帝请奏派遣官员来点检，二是由军器监的任职官员亲自点检。
军器监还拥有对兵器生产者的管理权力。它的管理对象一类是任职兵器生产的官吏，军器监会按照兵器生产情况，对有关官吏进行奖惩，让懒政怠政、从中收取油水的官员原地现形。军器监每月会向朝廷申请一份赏钱，对于那些表现出色的官员给予奖励，若是兵器制造不合格，官员则会受到军器监的惩罚。另一类管理对象是工匠和杂役，军器监的职责主要是招募、遣散相关的工匠和杂役。军器监会让那些在规定时间内认真工作的工匠、杂役免除处罚，并征召适龄的工匠子弟，以此来缓解、弥补兵器人力不足的情况。北宋天圣元年，宋仁宗下令修建广备攻城作。攻城作细分为二十一作，每作都有严谨细致的技艺规范。其中火药作的出现标志着北宋的火药制作进入到了大批量生产流水线作业阶段，让火药兵器的生产实现了一次飞跃。到了宋神宗时期，朝廷在开封又设立了御前军器所，掌鸠工聚材、制造成器之政令，所内有万全工匠3
